With the end of Moore's Law and the increasing demand for computing, photonic accelerators are garnering considerable attention. This is due to the physical characteristics of light, such as high bandwidth and multiplicity, and the various synchronization phenomena that emerge in the realm of laser physics. These factors come into play as computer performance approaches its limits. In this study, we explore the application of a laser network, acting as a photonic accelerator, to the competitive multi-armed bandit problem. In this context, conflict avoidance is key to maximizing environmental rewards. We experimentally demonstrate cooperative decision-making using zero-lag and lag synchronization within a network of four semiconductor lasers. Lag synchronization of chaos realizes effective decision-making and zero-delay synchronization is responsible for the realization of the collision avoidance function. We experimentally verified a low collision rate and high reward in a fundamental 2-player, 2-slot scenario, and showed the scalability of this system. This system architecture opens up new possibilities for intelligent functionalities in laser dynamics.


翻译:随着摩尔定律的终结与计算需求的日益增长,基于光子特性的加速器因其高带宽、多路复用等物理特性,以及激光物理领域涌现的多种同步现象而备受关注。当计算机性能逼近极限时,这些因素开始发挥关键作用。本研究探索了激光网络作为光子加速器在竞争性多臂赌博机问题中的应用——在该问题中,避免冲突是最大化环境奖励的核心。我们通过四台半导体激光器构成的网络实验验证了基于零滞后同步与滞后同步的协同决策机制:混沌滞后同步实现高效决策,零延迟同步则负责实现冲突规避功能。在基础的两玩家两插槽场景中,我们实验验证了低碰撞率与高奖励的特性,并展示了该系统的可扩展性。此系统架构为激光动力学中的智能化功能开辟了新的可能性。

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